基于GB/T 29309標(biāo)準(zhǔn)的HALT測試技術(shù)分析

韓彬

（蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 國家信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，蘇州 215000）

引言

高加速壽命試驗(yàn)簡稱HALT(Highly accelerated life test)試驗(yàn)，就是一種通過逐步增強(qiáng)施加在試驗(yàn)樣品上的試驗(yàn)應(yīng)力（如溫度、振動、快速溫變及振動綜合應(yīng)力等）來確定產(chǎn)品的耐受應(yīng)力極限的試驗(yàn)，主要應(yīng)用在產(chǎn)品研發(fā)階段。通過在產(chǎn)品生產(chǎn)測試的早期，在發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷或薄弱點(diǎn)（如電路板的開路短路、裂紋或過孔缺陷、緊固件或元器件的松動、焊料不足、連線松脫等問題），然后進(jìn)行改進(jìn)分析，達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的試驗(yàn)。本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29309-2012，以某款開關(guān)電源為例，對試驗(yàn)設(shè)備、工作極限與破壞極限、試驗(yàn)步驟及設(shè)備維保等方面展開介紹，為電子產(chǎn)品可靠性測試提供相關(guān)探討。

1 HALT試驗(yàn)設(shè)備介紹

高加速壽命試驗(yàn)設(shè)備主要由振動應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)、溫度應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)要求兩部分構(gòu)成。在環(huán)境激發(fā)試驗(yàn)中，該裝置產(chǎn)生強(qiáng)化應(yīng)力，能加速試驗(yàn)樣品的疲勞損傷。前者通過壓縮空氣驅(qū)動多個(gè)氣錘，作三軸六自由度運(yùn)動，擊打振動臺面，輸出非高斯寬帶隨機(jī)振動應(yīng)力；而后者是以大功率電熱元件和液氮制冷的方式，實(shí)現(xiàn)溫度應(yīng)力階梯步進(jìn)或快速溫變，具體要求見表1。

本次試驗(yàn)中采用的是美國QualMark公司HALT箱，型號為TYPHOON 3.0，其振動方式為三軸六自由度、振動范圍為75grms，溫度范圍為-100℃～+200℃，溫變速率70K/min，振動臺面尺寸36" X 36" ，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于小批量產(chǎn)品的HASS篩選試驗(yàn)，中大型產(chǎn)品的HALT試驗(yàn)，是目前測試機(jī)構(gòu)的首選設(shè)備。左側(cè)分別為數(shù)值狀態(tài)顯示區(qū)、手動執(zhí)行區(qū)、程序執(zhí)行區(qū)，最后右側(cè)為能量輸出控制表（即當(dāng)前加熱、制冷或振動能量）；手動執(zhí)行區(qū)啟動chamber on后直接設(shè)置溫度或振動值，按回車就可以運(yùn)行；程序執(zhí)行區(qū)則通過編輯相關(guān)試驗(yàn)程序， 如 Thermal Dwell、Vibration Dwell、Thermal Ramp、Thermal Ramp、Thermal and Vibration Dwell或 Thermal and Vibration Ramp來進(jìn)行相關(guān)復(fù)雜試驗(yàn)，見圖1。

表1 GB/T 29309對試驗(yàn)裝置的要求

2 振動工作極限和破壞極限介紹

標(biāo)準(zhǔn)中對工作極限的定義為：當(dāng)試驗(yàn)樣品的工作特性不再滿足技術(shù)條件的要求，但試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度降低后，試驗(yàn)樣品仍能恢復(fù)正常工作特性時(shí)所承受的試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度值；而破壞極限則強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度降低后，試驗(yàn)樣品再也能恢復(fù)正常工作特性時(shí)所承受的試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度值。以振動應(yīng)力極限為例來介紹，具體見圖2，可按下述步驟及方法進(jìn)行確定，試驗(yàn)從起始量級開始，按一定的步進(jìn)值遞增。當(dāng)振動量級增至g2時(shí)，試驗(yàn)樣品出現(xiàn)失效，再把振動量級降至g1，樣品恢復(fù)正常；繼續(xù)將振動量級增至g3，試驗(yàn)樣品又出現(xiàn)失效，此時(shí)將量級再次降至g1，樣品又恢復(fù)正常，則確認(rèn)g1為試驗(yàn)樣品的振動工作極限。繼續(xù)增加振動量級，若當(dāng)量級升至g4時(shí)，試驗(yàn)樣品出現(xiàn)失效，接著把量級降至g1，試驗(yàn)樣品的性能未能恢復(fù)正常，且停止振動后，樣品仍不能恢復(fù)正常，則確定g4為試驗(yàn)樣品的振動破壞極限。

圖1 HALT試驗(yàn)軟件控制界面介紹

3 HALT試驗(yàn)步驟及注意

以某開關(guān)電源為例，見圖3，試驗(yàn)前對受試樣品進(jìn)行機(jī)械性能（外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)）和電氣性能檢查；若帶有過溫保護(hù)的產(chǎn)品,要求將過溫保護(hù)功能去掉；對于有外殼的樣品如果可能要求將樣品外殼去掉，保證樣品內(nèi)部電路與環(huán)境溫度一致變化。試驗(yàn)樣品間保持適當(dāng)距離，并且不應(yīng)互相重疊，試驗(yàn)樣品不得對箱內(nèi)條件產(chǎn)生明顯的影響；振動步進(jìn)試驗(yàn)和綜合應(yīng)力試驗(yàn)前要對正確地對樣品進(jìn)行裝夾。除非相關(guān)產(chǎn)品規(guī)范另有規(guī)定，一般按照表2的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

圖2 振動工作極限和破壞極限確認(rèn)示意圖

圖3 試驗(yàn)樣品（某款開關(guān)電源）

試驗(yàn)時(shí)，以步進(jìn)的方式不斷增強(qiáng)試驗(yàn)應(yīng)力，直至試驗(yàn)樣品的工作特性不再滿足技術(shù)條件的要求。此時(shí)再以步進(jìn)值降低試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度，觀察樣品的工作狀態(tài)，在每個(gè)試驗(yàn)的每個(gè)停留階段進(jìn)行功能監(jiān)測，檢查試驗(yàn)樣品功能是否正常（如輸出電壓、反復(fù)開關(guān)機(jī)是否正常、輸入欠壓保護(hù)是否正常、負(fù)載跳變是否正常等），如果功能正常，繼續(xù)加大試驗(yàn)應(yīng)力繼續(xù)試驗(yàn)，直到滿足試驗(yàn)結(jié)束條件為止。當(dāng)試驗(yàn)樣品出現(xiàn)下列情況時(shí)，則可以停止HALT試驗(yàn)：試驗(yàn)已經(jīng)滿足參考判定標(biāo)準(zhǔn)要求；找到產(chǎn)品的工作極限或損壞極限；對于溫度循環(huán)或綜合應(yīng)力循環(huán)達(dá)到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)沒有發(fā)生失效；達(dá)到試驗(yàn)設(shè)備的極限；出現(xiàn)非功能性失效如焊點(diǎn)融化，PCB嚴(yán)重受損等等；與同類產(chǎn)品相比或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為可以終止試驗(yàn)；繼續(xù)改進(jìn)成本較大，得不償失。

HALT試驗(yàn)設(shè)備需要專業(yè)人員操作，未經(jīng)培訓(xùn)不得操作，在試驗(yàn)開始前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)結(jié)束后等階段，對設(shè)備操作的注意點(diǎn)見表3。

4 結(jié)束語

隨著標(biāo)準(zhǔn)的更新，對電子產(chǎn)品的壽命測試要求越來越高。本文從測試標(biāo)準(zhǔn)、測試設(shè)備、測試步驟等方面進(jìn)行討論。HALT測試作為新興的試驗(yàn)方法，在電子電器產(chǎn)品研發(fā)的早期階段采用，對于提高產(chǎn)品的可靠性，發(fā)現(xiàn)潛在缺陷，避免后期生產(chǎn)才能發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，有利于企業(yè)降低產(chǎn)品開發(fā)成本。相比傳統(tǒng)的GB 2423高溫、低溫、振動等單一測試技術(shù)，HALT測試技術(shù)正以其獨(dú)特魅力，在激烈的市場競爭中，為廣大企業(yè)所應(yīng)用。

表2 HALT試驗(yàn)順序

表3 試驗(yàn)注意點(diǎn)

[1] 樊強(qiáng)．高加速壽命試驗(yàn)和高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)技術(shù)綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn), 2011, 04（4）：53-55．

[2] GB/T 29309-2012 ,電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗(yàn)規(guī)程 高加速壽命試驗(yàn)導(dǎo)則[S]．

[3] 崔祥飛，程維明，楊東，高加速壽命可靠性試驗(yàn)HALT技術(shù)研究[J]．環(huán)境技術(shù)，2009,06（5）:45-48．